CN206379884U - 一种dcdc电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种DCDC电源，输入电压为48VDC，输出电压为150VDC，功率为800W，主电路采用推挽电路，控制电路采用PWM控制芯片，芯片输出驱动推拉输出形式，具有过流保护，过压保护，欠压保护功能。

Description

一种DCDC电源

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体来说是一种变压器升压产生另一电压的DC/DC转换器。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源。目前，DC/DC电源产品广泛应用于科研设备、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、安防监控等领域。市场上DC/DC电源产品的输出电压一般为3.3V、5V、12V、15V、24V、36V、48V，功率一般在1W-200W左右。DC/DC电源存在输出电压低，功率小的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的不足和缺陷，提供一种DC/DC电源来解决上述问题，该电源输入48VDC，输出电压150VDC，功率800W。

为了实现上述目的，采用推挽电路，用两个参数相同的功率MOSFET管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。同时，控制电路所使用的芯片是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。

本实用新型的技术方案如下：一种DC/DC电源，其特征在于主电路和控制电路，所述主电路中包括保护电路、稳压滤波电路、推挽升压电路、采样电路，其中F1、D1构成保护电路；C1、C2、、C3、C4、L1构成稳压滤波电路；Q1、Q2、TX1、D2、D3、D4、D5构成推挽升压电路；L2、C5、C6构成输出稳压滤波电路；CT构成采样电路；所述控制电路中包括辅助电源电路、保护电路、驱动电路、PWM控制电路，其中U3、C12、C13构成辅助电源电路；R1～R5、U2A、D1构成欠压保护电路；R6～R10、U2B、D2构成过压保护电路；R11～R17、D3～D8、U2C构成过流保护电路；R28、R32、R33、Q1、Q3与R29、R34、R35、Q2、Q4分别构成两路推挽输出驱动电路；U1、R18～R27、R30～R31、C2～C11构成PWM控制电路。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果是使用了推挽电路，同时使用了具有推拉输出形式的PWM控制芯片，使得DC/DC电源具有较高的输出电压和输出功率。

附图说明

图1是本实用新型的主电路原理图；

图2是本实用新型的控制电路电路原理图。

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，本实施例提供的DC/DC电源中，主电路由保险丝F1、电阻R1～R4、电容C1～C6、二极管D1～D5、电感L1～L2、MOSFETQ1～Q2、变压器TX1、电流互感器CT组成；保险丝F1一端连接BAT+，另一端连接二极管D1阴极；电容C1一端接二极管D1阴极，另一端接PGND；电容C2一端接PGND，另一端接BAT-；二极管D1阳极接BAT-，阴极接保险丝F1与C1连接处；电解电容C3与二极管D1并联，电解电容C3正极接二极管D1负极，负极接二极管D1正极；电容C4与C3并联；电感L1一端接二极管D1阴极，另一端接变压器TX1 2脚；MOSFET Q1栅极经电阻R1与控制电路驱动信号Drive A相连，漏极与变压器TX1 1脚相连，源极与BAT-相连；MOSFETQ2栅极经电阻R3与控制电路驱动信号Drive B相连，漏极与变压器TX1 3脚相连，源极与BAT-相连；电阻R2一端连接于Q1源极，另一端连接于Q1漏极；电阻R4一端连接于Q2源极，另一端连接于Q2漏极；二极管D2阳极接BAT-，阴极接TX1 4脚；二极管D3阳极接二极管D2阴极；二极管D4阳极接BAT-，阴极接TX1 5脚；二极管D5阳极接TX1 5脚，阴极接二极管D3阴极；L2一端接二极管D3阴极，另一端接电容C5正极；电容C5 正极与L2一端相接，负极接BAT-；电容C6与C5并联，一端接BAT-，另一端接C5正极；其中F1、D1构成保护电路，防止电池反接，当电池反接时，电流回路由BAT-→D1→F1→BAT+，由于回路电阻很小，所以电流会很大，瞬间烧毁保险丝F1，从而起到保护电路作用。

C1、C2、、C3、C4、L1构成稳压滤波电路，C1、C2为Y电容，用于抑制共模干扰，C3为电解电容，C4为薄膜电容，两者并联起到稳压和滤波的作用，L2为差模电感，用于抑制差模干扰。

Q1、Q2、TX1、D2、D3、D4、D5构成推挽升压电路，Q1、Q2交互导通，Q1导通时，Q2截止，电流流向为TX1 5脚→D5→L2→C5→D2→TX1 4脚，Q2导通时，Q1截止，电流流向为TX1 4脚→D3→L2→C5→D4→TX1 5脚，Q1,Q2交互导通给C5充电。

L2、C5、C6构成输出稳压滤波电路，主要是升压电路输出电压稳压滤波；CT构成采样电路，用于电流采样。

如图2所示，本实施例提供的DC/DC电源中，控制电路由PWM控制芯片U1、运放U2、电源转换芯片U3、电阻R1～R35 、电容C1～C13、二极管D1～D8、三极管Q1～Q4组成；

控制电路辅助电源由U3、C12、C13构成，其中U3的 VIN脚与BAT+相连，GND脚与BAT-相连，+Vo与电容C12正极相连，-Vo与电容C12负极相连，GND脚与-Vo脚相连，电容C13与C12并联，辅助电源产生+15V电压。

欠压保护电路由R1～R5、U2A、D1构成，其中电阻R1一端接+15V，另一端接U2A +，电阻R2一端接BAT-，另一端接U2A +；电阻R3一端接BAT+，另一端与R4相连；R4一端与R3相连，另一端接U2A -，电阻R5一端接U2A -，另一端接BAT-；U2A输出端与D1阳极相连，当输入电压低于给定值时，运放U2A输出高电平，关断PWM控制芯片U1输出，电源停止工作。

过压保护电路由R6～R10、U2B、D2构成，其中电阻R6一端接+15V，另一端接U2B -，电阻R7一端接BAT-，另一端接U2B -，电阻R8一端接BAT+，另一端与R9相连；R9一端与R8相连，另一端接U2B +，电阻R10一端接U2B +，另一端接BAT-，U2B输出端与D2阳极相连，当输入电压高于给定值时，运放U2B输出高电平，关断PWM控制芯片U1输出，电源停止工作。

过流保护电路由R11～R17、D3～D8、U2C构成，其中电阻R11一端接+15V，另一端接U2C -，电阻R12一端接BAT-，另一端接U2C -，电阻R13一端接C1正极，另一端与R14相连，C1负极接BAT-；R14一端与R13相连，另一端接U2C +，电阻R15一端接U2C +，另一端接BAT-，U2C输出端与D3阳极相连，R16一端接D3阳极，另一端接D8阳极，二极管D8阳极接R16，阴极接U2C-，二极管D4阴极接C1正极，阳极接D5阴极，二极管D5阳极接BAT-，阴极接D4阳极，二极管D6阴极C1正极，阳极接D7的阴极，二极管D7阳极接BAT-，阴极接D6的阳极，电阻R17一端接D4阳极，另一端接D6阳极，当输入电流高于给定值时，运放U2C输出高电平，关断PWM控制芯片U1输出，电源停止。

驱动电路一路推挽电路由R28、R32、R33、Q1、Q3构成，R28一端接U1 11脚，另一端接Q1、Q3的基极；Q1集电极接BAT-，Q1发射集通过串联电阻R32、R33连接Q3发射集，Q3集电极接+15V，当U1 的11脚出高电平时，驱动输出+15V，当U1 的11脚出低电平时，驱动输出0V；驱动电路另一路推挽电路由R29、R34、R35、Q2、Q4构成，R29一端接U1 14脚，另一端接Q2、Q4的基极；Q2集电极接BAT-，Q2发射集通过串联电阻R34、R35连接Q4发射集，Q4集电极接+15V，当U1的14脚出高电平时，驱动输出+15V，当U1 14脚出低电平时，驱动输出0V；

PWM控制芯片U1具有16个脚，1脚（+V）为反相输入端，R21～R25串联，R25一端接150V，R21一端接BAT-，R21另一端接U1 1脚，C6与R21并联用于滤波，R21分压后将采样电压送入1脚，U1的2脚（-V）为同相输入端，此脚与16脚相接，取得2.5V的基准比较电压，与1脚采样电压比较，控制输出占空比，从而控制输出电压，3脚（SYNC）为外同步用，本电路中未用到，经过电阻R22接BAT-，4脚（OSC）为同步脉冲输出端，作为多个芯片同步工作使用，本电路中只有一个芯片，故此脚悬空，5脚（CT）接震荡电容才C10一端，C10另一端直接接至BAT-，6脚（RT）接震荡电阻R30，R30另一端直接接至BAT-，5脚和6脚决定U1的输出频率，本电源中输出频率为45KHZ，7脚（DSIC）为放电端，电阻R31死区电阻，接在7脚和5脚之间，决定死区时间，8脚（CSS）为软启动端，外接软启动电容C11，C11正极接8脚，负极接BAT-，9脚（COMP）为补偿端，C7和R26串联接于1脚和9脚间，C8和R27并联接于1脚和9脚间，C7、C8、R26、R27构成PI调节器，补偿系统的幅频、相频相应特性，C9接于9脚和BAT-，起滤波作用，10脚（SD）为关断脚，用于关断芯片输出。

本实用新型中过压信号、欠压信号、过流信号经R18、R19后到BAT-，C2并联于R19两端用于滤波，R19分压后送入9脚，使得PWM信号关闭，起保护作用，11脚（outA）和14脚（outB）为脉冲输出端，11脚和14脚相位相差180°，12脚（GND）为接地端，直接接BAT-，13脚（VC）为推挽输出级的电压源，可以和15脚共用一个电源，15脚（VCC）为芯片电源端，15脚与13脚直接连接，C3、C4、C5、并联接于13脚和12脚之间，起滤波作用，16脚（Vref）为基准电源输出端，本实用新型以BAT-作为电源基准，16脚直接接BAT-。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (1)

1.一种DC/DC电源，其特征在于,主电路和控制电路，所述主电路中包括保护电路、稳压滤波电路、推挽升压电路、采样电路，其中F1、D1构成保护电路；C1、C2、C3、C4、L1构成稳压滤波电路；Q1、Q2、TX1、D2、D3、D4、D5构成推挽升压电路；L2、C5、C6构成输出稳压滤波电路；CT构成采样电路；所述控制电路中包括辅助电源电路、保护电路、驱动电路、PWM控制电路，其中U3、C12、C13构成辅助电源电路；R1～R5、U2A、D1构成欠压保护电路；R6～R10、U2B、D2构成过压保护电路；R11～R17、D3～D8、U2C构成过流保护电路；R28、R32、R33、Q1、Q3与R29、R34、R35、Q2、Q4分别构成两路推挽输出驱动电路；U1、R18～R27、R30～R31、C2～C11构成PWM控制电路；

所述主电路由保险丝F1、电阻R1～R4、电容C1～C6、二极管D1～D5、电感L1～L2、MOSFETQ1～Q2、变压器TX1、电流互感器CT组成；保险丝F1一端连接BAT+，另一端连接二极管D1阴极；电容C1一端接二极管D1阴极，另一端接PGND；电容C2一端接PGND，另一端接BAT-；二极管D1阳极接BAT-，阴极接保险丝F1与C1连接处；电解电容C3与二极管D1并联，电解电容C3正极接二极管D1负极，负极接二极管D1正极；电容C4与C3并联；电感L1一端接二极管D1阴极，另一端接变压器TX1 2脚；MOSFET Q1栅极经电阻R1与控制电路驱动信号Drive A相连，漏极与变压器TX1 1脚相连，源极与BAT-相连；MOSFET Q2栅极经电阻R3与控制电路驱动信号Drive B相连，漏极与变压器TX1 3脚相连，源极与BAT-相连；电阻R2一端连接于Q1源极，另一端连接于Q1漏极；电阻R4一端连接于Q2源极，另一端连接于Q2漏极；二极管D2阳极接BAT-，阴极接TX1 4脚；二极管D3阳极接二极管D2阴极；二极管D4阳极接BAT-，阴极接TX1 5脚；二极管D5阳极接TX1 5脚，阴极接二极管D3阴极；L2一端接二极管D3阴极，另一端接电容C5正极；电容C5正极与L2一端相接，负极接BAT-；电容C6与C5并联，一端接BAT-，另一端接C5正极；其中F1、D1构成保护电路，防止电池反接，当电池反接时，电流回路由BAT-→D1→F1→BAT+，由于回路电阻很小，所以电流会很大，瞬间烧毁保险丝F1，从而起到保护电路作用；

C1、C2、C3、C4、L1构成稳压滤波电路，C1、C2为Y电容，用于抑制共模干扰，C3为电解电容，C4为薄膜电容，两者并联起到稳压和滤波的作用，L2为差模电感，用于抑制差模干扰；

Q1、Q2、TX1、D2、D3、D4、D5构成推挽升压电路，Q1、Q2交互导通，Q1导通时，Q2截止，电流流向为TX1 5脚→D5→L2→C5→D2→TX1 4脚，Q2导通时，Q1截止，电流流向为TX1 4脚→D3→L2→C5→D4→TX1 5脚，Q1,Q2交互导通给C5充电；

L2、C5、C6构成输出稳压滤波电路，主要是升压电路输出电压稳压滤波；CT构成采样电路，用于电流采样；

所述控制电路由PWM控制芯片U1、运放U2、电源转换芯片U3、电阻R1～R35、电容C1～C13、二极管D1～D8、三极管Q1～Q4组成；控制电路辅助电源由U3、C12、C13构成，其中U3的VIN脚与BAT+相连，GND脚与BAT-相连，+Vo与电容C12正极相连，-Vo与电容C12负极相连，GND脚与-Vo脚相连，电容C13与C12并联，辅助电源产生+15V电压；

欠压保护电路由R1～R5、U2A、D1构成，其中电阻R1一端接+15V，另一端接U2A+，电阻R2一端接BAT-，另一端接U2A+；电阻R3一端接BAT+，另一端与R4相连；R4一端与R3相连，另一端接U2A-，电阻R5一端接U2A-，另一端接BAT-；U2A输出端与D1阳极相连，当输入电压低于给定值时，运放U2A输出高电平，关断PWM控制芯片U1输出，电源停止工作；

过压保护电路由R6～R10、U2B、D2构成，其中电阻R6一端接+15V，另一端接U2B-，电阻R7一端接BAT-，另一端接U2B-，电阻R8一端接BAT+，另一端与R9相连；R9一端与R8相连，另一端接U2B+，电阻R10一端接U2B+，另一端接BAT-，U2B输出端与D2阳极相连，当输入电压高于给定值时，运放U2B输出高电平，关断PWM控制芯片U1输出，电源停止工作；

过流保护电路由R11～R17、D3～D8、U2C构成，其中电阻R11一端接+15V，另一端接U2C-，电阻R12一端接BAT-，另一端接U2C-，电阻R13一端接C1正极，另一端与R14相连，C1负极接BAT-；R14一端与R13相连，另一端接U2C+，电阻R15一端接U2C+，另一端接BAT-，U2C输出端与D3阳极相连，R16一端接D3阳极，另一端接D8阳极，二极管D8阳极接R16，阴极接U2C-，二极管D4阴极接C1正极，阳极接D5阴极，二极管D5阳极接BAT-，阴极接D4阳极，二极管D6阴极C1正极，阳极接D7的阴极，二极管D7阳极接BAT-，阴极接D6的阳极，电阻R17一端接D4阳极，另一端接D6阳极，当输入电流高于给定值时，运放U2C输出高电平，关断PWM控制芯片U1输出，电源停止；

驱动电路一路推挽电路由R28、R32、R33、Q1、Q3构成，R28一端接U1 11脚，另一端接Q1、Q3的基极；Q1集电极接BAT-，Q1发射集通过串联电阻R32、R33连接Q3发射集，Q3 集电极接+15V，当U1的11脚出高电平时，驱动输出+15V，当U1的11脚出低电平时，驱动输出0V；

驱动电路另一路推挽电路由R29、R34、R35、Q2、Q4构成，R29一端接U1 14脚，另一端接Q2、Q4的基极；Q2集电极接BAT-，Q2发射集通过串联电阻R34、R35连接Q4发射集，Q4集电极接+15V，当U1的14脚出高电平时，驱动输出+15V，当U1 14脚出低电平时，驱动输出0V；

PWM控制芯片U1具有16个脚，1脚(+V)为反相输入端，R21～R25串联，R25一端接150V，R21一端接BAT-，R21另一端接U1 1脚，C6与R21并联用于滤波，R21分压后将采样电压送入1脚，U1的2脚(-V)为同相输入端，此脚与16脚相接，取得2.5V的基准比较电压，与1脚采样电压比较，控制输出占空比，从而控制输出电压，3脚(SYNC)为外同步用，本电路中未用到，经过电阻R22接BAT-，4脚(OSC)为同步脉冲输出端，作为多个芯片同步工作使用，本电路中只有一个芯片，故此脚悬空，5脚(CT)接震荡电容才C10一端，C10另一端直接接至BAT-，6脚(RT)接震荡电阻R30，R30另一端直接接至BAT-，5脚和6脚决定U1的输出频率，本电源中输出频率为45KHZ，7脚(DSIC)为放电端，电阻R31死区电阻，接在7脚和5脚之间，决定死区时间，8脚(CSS)为软启动端，外接软启动电容C11，C11正极接8脚，负极接BAT-，9脚(COMP)为补偿端，C7和R26串联接于1脚和9脚间，C8和R27并联接于1脚和9脚间，C7、C8、R26、R27构成PI调节器，补偿系统的幅频、相频相应特性，C9接于9脚和BAT-，起滤波作用，10脚(SD)为关断脚，用于关断芯片输出，过压信号、欠压信号、过流信号经R18、R19后到BAT-，C2并联于R19两端用于滤波，R19分压后送入9脚，使得PWM信号关闭，起保护作用，11脚(outA)和14脚(outB)为脉冲输出端，11脚和14脚相位相差180°，12脚(GND)为接地端，直接接BAT-，13脚(VC)为推挽输出级的电压源，可以和15脚共用一个电源，15脚(VCC)为芯片电源端，15脚与13脚直接连接，C3、C4、C5、并联接于13脚和12脚之间，起滤波作用，16脚(Vref)为基准电源输出端，以BAT-作为电源基准，16脚直接接BAT-。